CN107408957A - 用于从发送器装置向多个接收器装置发送数据的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于在发送器装置16与第一接收器装置51和第二接收装置52之间传送数据的装置，接收器装置在使用中分别经由第一导线对21和第二导线对22连接至发送器装置。每一个接收器装置可操作以接收被检测为横跨在相应接收器装置与发送器装置之间延伸的相应每个导线对的本地端的电位差随时间的变化的信号，并且发送器装置可操作以将信号发送到发送器端处的导线上，以便通过直接差分模式经由其相应导线对将信号发送到每个相应的接收器。发送器装置另外可操作以经由单个公共间接信道将信号发送到两个接收器，并且包括：信道估计器1670、1680、1690，该信道估计器用于基于由发送器装置从接收器装置接收的读数来估计公共间接信道与每个接收器装置之间的耦合程度；和处理器1690，处理器用于根据所估计的耦合程度来确定多个加权值；发送器16可操作以通过第一对21经由直接差分模式发送第一信号，通过第二对22上经由直接差分模式发送第二信号，并将组合信号发送到间接信道上，其中，组合信号包括第一信号和第二信号的加权和，加权根据所确定的加权值进行；并且其中发送器还包括预编码器1640，预编码器用于对第一信号、第二信号以及组合信号预编码，以针对来自这些信号中的其它信号的预期的串扰影响来预先补偿它们，其中，根据所确定的加权值执行包括第一信号和第二信号的每一个信号的预编码。

Description

用于从发送器装置向多个接收器装置发送数据的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于从发送器装置向多个接收器装置发送数据的方法和装置，并且具体来说，涉及用于通过导线对发送和接收数据信号的方法和装置。这种方法包括如各种国际电信联盟(ITU)标准中指定的并且如目前在ITU中进一步开发的所有各种数字用户线路(DSL)方法。典型地讲，每个这样的导线对都包括如通常在世界各地的电话接入网络内发现的金属双绞线(通常为铜)。
背景技术
DSL技术采用了这样的事实优点：尽管传统的金属双绞线(其最初安装为仅提供普通旧式电话服务(POTS)电话连接)可能仅能用于在高达几千赫兹的频率下利用差分模式来承载信号，但事实上，这样的线路通常可以以更高的频率可靠地承载信号。而且，线路越短，可以可靠地传送信号的频率范围就越大(尤其是利用诸如离散多频调(tone)(DMT)等的技术)。因此，随着接入网络的发展，电信网络提供商将其光纤基础设施向外延伸到接入网络的边缘，使每个连接到终端用户订户的最终部分长度(其通常仍由金属双绞线提供)越来越短，从而导致日益更短的双绞金属线连接上的对应越来越大的带宽潜力，而不必承担向每个订户安装新的光纤连接的费用。然而，利用高频信号的一个问题是已知为串扰的现象可能会导致显著干扰，从而在其中存在承载彼此接近的类似高频信号的一个以上金属对的情况下，降低线路承载高带宽信号的有效性。简单地说，来自一对的信号可以“泄漏”到附近线路上(其可能正在承载相似信号)，而且对于其它线路来说呈现为噪声。尽管串扰即使在相对较低频率下也是一个已知的问题，但这种影响的量值趋于随频率增加至超过几十兆赫兹的频率(取决于所讨论的线路的长度)，间接耦合(例如，从第二线的近端到第一线的远端)可以与直接耦合(例如，从第一线的近端到第一线的远端)一样大。
为了减轻串扰所引起的问题(尤其是如所已知的远端串扰或“FEXT”)，已经开发了一种称为矢量化的技术，其中使用通过串扰线路发送的信号的知识来减少串扰的影响。在典型情况下，单个DSLAM充当多个串扰线路上的多个下游信号的共同发生器，并且还充当来自相同多个串扰线路的多个上游信号的共同接收器，其中每条线路终止于单个客户处所设备(CPE)调制解调器，使得在线路的CPE端不可能进行普通处理。在这种情况下，下游信号被预失真，以补偿在相邻串扰线路上发送的串扰信号的预期效果，使得在CPE装置的接收处，接收到的信号类似于在该串扰线上所应接收的信号，而没有传送串扰信号。另一方面，上游信号在共同接收器(DSLAM)处接收之后被后失真(或者按等同于它们已经被后失真的方式检测)，以便解决在信号传送期间已经泄漏到它们当中的串扰的影响。
由Ericsson申请的WO2013026479提出了一种在这种情况下(即，间接耦合与针对给定线路的直接耦合相当)发送信号的方法，其涉及将想要由单个CPE装置(第一CPE装置)接收的信号发送到直接耦合至第一CPE的线路上、以及仅间接耦合至第一CPE装置的串扰线路(其直接耦合至第二CPE装置)上。使用时分复用(TDM)方法，来使数据能够(按不同时隙)发送到两个相应的CPE装置(其中数据同时通过两条线路一次仅发送到CPE装置中的一个)。为了确保两个信号在接收CPE装置上建设性地(constructively)干扰，在通过一条线路发送的相同信号在通过其它条线路发送之前被预失真(例如，引入延迟和/或相位变化)，以解决直接耦合路径与间接耦合路径之间的差异。
另外，当多个导体靠近时，不保证传输模式的独特性。事实上，已经证明多模式共存在多导体环境中是不可避免的。直观地说，多个导线对在特定频率下的平均电压电位是极不可能为相等的。由此，多个导线对之间的电压电位开始在与多个对所形成的附加差分电路中按与金属双绞线对中类似的方式移动。这些附加模式/电路被已知为幻像(phantom)模式。另外，信号可以参照固定公共地(接地)电位，在一条或更多条导线上行进，并且这种模式被称为公共传送模式。存在的附加模式(例如，公共/幻像或混合模式)允许模式转换在每种模式下连续耦合信号(通常以破坏性方式)。与多对之间的串扰不同，信号通过模式转换串扰在没有针对这些干扰模式的物理接入的情况下无法加以纠正或控制。此外，值得注意的是幻像模式在非双绞线上传播。因此，幻像辐射(交叉耦合)比普通对(其被扭绞)更高的串扰水平。因此，差分模式在不受控制的多模式信道环境下，尤其是在高频下遭受能量耗散。
Alcatel-Lucent的EP2091196提供了一种将信号注入到形成在两个金属双绞线(TMP)之间的幻像模式的方法。所注入的信号与发送到一个TMP上的信号相同，但进行了相位旋转，以使在转换并耦合到差分模式中时，它们按常规差分模式建设性地干扰在相应的一个TMP上直接发送的信号。然而，EP2091196没有考虑如何在具有一个以上的可用的可能幻像模式(即，存在两个以上的TMP)的更一般情况下利用该技术。而且，EP 2091196没有解决该排布结构的任何功率约束影响。
WO2006/120510描述了一种这样的方法：将幻像模式信号叠加到多个导线对连接上，以便加强DSL的矢量绑定器中现有的差分驱动DSL下游信号。该方法通过将每个对处理为相对于地球地的共模天线来执行，其中一些对相对于公共(地球或底盘)地基准，在发送端处的变压器中心抽头处选择性地激励，而其它非激励对上的对应接收器在去往激励发送器的线路的相对端处，感测其中心抽头与地之间的信号。与混合电路的双重使用允许接收电路在相邻导线的相对侧的中心抽头上，还具有上游发送器和上游感测接收器。
ITU-T："DRAFT RECOMMENDATION ITU-T G.993.5SELF-FEXT CANCELLATION(VECTORING)FOR USE WITH VDSL2TRANSCEIVERS"(第1-80页，2010年4月22)描述了一种单独的FEXT自消除方法，其中，由一组近端收发器产生的并且干扰相同组的远端收发器的FEXT通过预编码或后编码而加以消除，以补偿来自其它收发器的预期串扰影响，其利用了该组中其它收发器所发送的信号的知识以及串扰信道传递函数的测量知识。
发明内容
根据本发明第一方面，提供了一种从发送器装置向第一接收器装置和第二接收器装置发送数据的方法，所述接收器装置分别经由第一导线对和第二导线对连接至所述发送器装置，每一个接收器装置都可操作以接收被检测为横跨在所述接收器与所述发送器装置之间延伸的相应每个导线对的本地端的电位差随时间的变化的信号，所述发送器装置可操作以将信号发送到在所述收发器装置与所述接收器装置之间延伸的导线上，以便经由直接差分模式将信号发送到每个相应的接收器，并且另外可操作以经由单个公共间接信道(在一些实施方式中可能是幻像模式信道，否则是具有针对两个接收器的不可忽略的串扰耦合的第三导线对)向两个接收器发送信号，所述方法包括以下步骤：测量所述公共间接信道与每个所述接收器装置之间的耦合程度，根据所测量的耦合程度确定多个加权值，通过第一对经由所述直接差分模式发送第一信号，并且通过所述第二对经由所述直接差分模式发送第二信号，并将组合信号发送到间接信道上，所述组合信号包括所述第一信号和所述第二信号的加权和，所述加权根据所确定的加权值进行；并且其中，所述第一信号、第二信号以及组合信号在发送之前全部被预编码，以便预先补偿来自其它信号的预期串扰耦合影响。利用预定预编码系数来执行所述预编码，并且其中，针对全部三个信号的所述预编码系数根据所确定的加权值来计算。
以这种方式，通过利用1到0之间的加权值，可以使用单个公共间接信道同时使两个接收器受益。对于不同的频调也可以使用不同的加权值。以这种方式，可以考虑和利用不同频率下的不同耦合程度来最大化对两个接收器的总益处(例如，对于其中第一接收器与第二接收器相比就地发生较强耦合的频调来说，可以赋予第一信号更大的加权(甚至可能的是，针对第一信号加权1，而针对第二信号加权0，这意味着针对这种频调的组合信号完全由第一个信号组成)，而对于其中第二接收器耦合较强的频调来说，加权可以被反转，以赋予第二信号更大的加权等)。此外，可以确定加权，以便满足多个不同的目标-例如，对差的执行线路提供更大的帮助，或者结合地将两条线路的总性能最大化等。
通过按考虑到预先确定的任何加权值的方式执行预编码(基于耦合的程度-即相关信道传递函数的量值-以及要实现的目标(其可以是隐含的，但优选明确为可用户指定)-例如最大化该组线路的总容量或者至少确保针对两条线路的最小性能水平等)，该线路可以预先补偿来自所有其它信号(包括组合信号)的预期串扰影响(特别是未受益于其信号正被预编码的线路的信号分量-例如，线路1上的信号1可以被预编码，以预先补偿来自包括信号2的加权分量的组合信号以及来自线路2的信号2本身的预期串扰)。
优选的是，所述加权值另外针对要发送到相应接收器的数据的瞬时需求水平来确定。如果所述发送器装置和所述接收器装置根据物理层重传方案操作，由此，接收器请求重传因所述接收信号(和/或在接收时所述检测或恢复数据)中的错误而被不能恢复地损坏的接收数据，则其是最优选的。在这种情况下，如果在确定所述加权值时所使用的需求反映了针对因这种错误而造成的物理层重传数据的需求，则其是优选的。以这种方式，更高层(例如数据链路、网络、传输、应用层协议)可以提供更高的一致的数据速率，且有更少的物理层重传所需的系统开销(以及更少的潜在缓冲)(内置到针对更高层的所提供的一致速率)，因为这些物理层重传所需的带宽可以根据需要从与使用公共间接信道相关联的额外容量来分配。
优选的是，所述加权值在相对频繁(如大约每几秒钟一次到每秒钟几次之间)的基础上被重新确定。最优选的是，这通过以下步骤来实现：监测诸如信道传递函数估计和用户需求水平(或其估计)的相关度量，并且只有当所述监测指示已经出现超过某一预定阈值的变化时，才重新确定所述加权值和所得预编码系数(可能在逐个频调的基础上，尤其是在信道传递函数估计指示仅有关使用中频调的子集的显著变化的情况下)。通过仔细设置这种阈值的大小，可以优化加权值被重新确定的速率(以平衡处理器上的负载与跟随信道/需求的变化的接近度)。这可以使能在短时段内适应向不同接收器传送数据的带宽需求变化，从而使能尽可能快地清除与重传协议相关联的发送器的缓冲器。例如，根据ITU建议G.998.4执行的物理层重传使用数据传送单元(DTU)队列(其因在发送器处接收到对DTU接收的确认而被清除)用于重传，因此在本发明优选实施方式中，加权值可以根据这些队列相对于DTU所去往的不同接收器的大小而改变。
优选的是，定期地估计信道传递函数，并且在信道传递函数被确定已改变达多于预定量的情况下，重新计算加权值和/或预编码系数，这是因为该加权值和/或预编码系数最后被计算(或重新计算)。
如上提到，所述加权值不仅被用于影响传送到公共间接信道上的信号，而且还被用于影响所述第一信号和第二信号，因为为了适应由串扰所造成的失真所需的预编码的程度根据这些加权值而改变。换句话说，优选的是，所述第一信号根据(至少)以下各项生成：要向所述第一接收器发送的用户数据，所述发送器与所述第一接收器之间的相应直接信道的信道估计，一方面所述发送器与所述第二接收器之间的直接信道、以及另一方面与所述第一接收器之间的间接信道的信道估计，一方面公共间接信道与另一方面所述第一接收器之间的信道估计，以及根据所确定的加权值。优选的是，所述第二信号类似地取决于相应因素(加以必要的变更)。
优选的是，将所述加权值用于影响所述第一信号和第二信号(以及用于经由直接差分模式信道向预定接收器直接发送的任何其它信号)的方式和生成用于在公共间接信道(或多个间接信道)上发送的所述(或每个)组合信号的方式按这样的方式来执行，即，针对特定频调向全部所述加权值指配零，所述方法回归至矢量化技术(针对任何这种频调)，其中，所述信号(所述第一信号和第二信号)仅在所述直接差分模式信道上被发送，并且那些信号被预编码，以预先补偿被发送到与相应其它导线对(或多对)相关联的其它直接差分模式信道(或多个信道)上的信号的预期串扰影响。
应注意到，本发明的该方面的实施方式准许在协调组内协调两个以上的接收器，而且准许采用一个以上的公共间接信道。一个特别有利的实施方式涉及使用多个不同类型的间接信道。具体来说，一些实施方式可以在第一集合频调上使用一个或更多个幻像模式信道，并且横跨第二集合频调使用幻像模式与差模模式串扰信道的组合(例如，在某些频调下不直接使用通常的直接差分信道的信道)，其中，所述第二集合频调通常小于所述第一集合频调。这种实施方式的特别有利的应用是在一个接收器不能够接收高于某一截止频率的频调的情况下(可能是因为其被配置成，根据仅采用高达某一最大频率的频调的DMT模式来进行操作，该最大频率低于可以根据DSL的不同模式使用的最大频率-例如，许多VDSL2调制解调器(例如使用配置文件12a或12b)可以使用高达12MHz的频调，而大多数ADSL2+调制解调器仅使用高达2.2MHz的频调)；由此，在这种情况例子中，第三接收器可能是ADSL2+调制解调器，其仅被配置成，接收高达2.2MHz的频调，而所述第一接收器和第二接收器可以是能够接收高达12MHz的频调的VDSL2调制解调器。在这种情况下，为了所述第一接收器和第二接收器的益处(因为它们对第三接收器没有任何益处)，可以使用超过2.2MHz的频调，同时可以在所有下游频调下利用幻像模式信道等。
对一个公共间接信道的含义进行一些简短的讨论可能是有用的。根据下面描述的实施方式，这可以包括横跨两个不同金属双绞线的中心抽头电压形成的未终止(单端)幻像信道。因为该信道未被终止(因为通常不可能同时测量和共同处理客户处所终端接收器处的相应TMP的中心抽头电压(因为一般来说，这些会处于相当不同的地理位置))，所以“公共”信道实际上仅针对信道的部分是公共的，因为其在不同接收器的不同位置处终止；尽管如此，信道的至少一端在不同的接收器之间是公共的，并且相同(组合)信号在信道的该公共部分上传播。而且，一般来说，在上文(和本描述的其它地方)中，信道在第一信道与第二信道之间，当然实际上意指从所述发送器到所述第一信道的发送器端的传送与所述接收器在所述第二信道的接收器端处的接收之间的信道，并且类似地，在对第一信道与接收器之间的信道进行参考的情况下，实际上意指从所述发送器经由所述第一信道的发送器端到所述接收器的信道等。在一些实施方式中，所述公共间接信道可以是(也可能是未终止/单端)金属双绞线(TMP)。单端/未终止TMP可能出现在备用TMP延伸至客户处所的地方，作为一对TMP的一部分，即使这些对中只有一个实际上已终止(因此其两端连接至电话设备)。
该方法当然可以扩展至两个以上的接收器，其中存在交叉耦合到所有相应线路上的公共间接信道。另外，可以使用该方法，使得所述接收器一和二同时受益于第一间接信道上的公共传送，而接收器二和三同时受益于第二间接信道上的传送，使得所述第二接收器同时受益于两个分离的间接信道等。基于上述示例，本领域技术人员将想到使用本发明第五方面的实施方式的其它方式。
本发明的另一些方面涉及处理器可实现的指令，该处理器可实现的指令用于使处理器执行根据本发明第一方面的方法和/或用于使处理器操作为根据本发明第四方面的幻像信道选择器装置；本发明的方面还涉及承载如上所述这种处理器可实现的指令的载体介质，优选为非瞬性有形介质，如易失性或非易失性固态存储介质(例如，USB拇指驱动器等)，诸如硬盘驱动器的磁存储介质，或者诸如CD或DVD的光学存储介质等。
本发明的方面另外涉及用于执行根据本发明第一方面的方法的合适装置，具体来说，涉及一种发送器装置，该发送器装置用于从该发送器装置向第一接收器装置和第二接收器装置发送数据，所述接收器装置在使用中分别经由第一导线对和第二导线对连接至所述发送器装置，接收器装置中的每一个都可操作以接收被检测为横跨在所述相应接收器装置与所述发送器装置之间延伸的相应的每个导线对的本地端的电位差随时间的变化的信号，所述发送器装置可操作以在所述发送器装置与所述接收器装置之间延伸的所述导线上发送信号，以便经由直接差分模式将信号经由其相应导线对发送到每个相应接收器，并且另外可操作以经由单个公共间接信道向两个接收器发送信号，所述发送器包括：信道估计器，该信道估计器用于基于由所述发送器装置从所述接收器装置接收的读数来估计所述公共间接信道与所述接收器装置中的每一个之间的耦合程度；和处理器，该处理器用于根据所估计的耦合程度来确定多个加权值；所述发送器可操作以通过所述第一对经由所述直接差分模式发送第一信号，通过所述第二对经由所述直接差分模式发送第二信号，并将组合信号发送到间接信道上，其中，所述组合信号包括所述第一信号和所述第二信号的加权和，所述加权根据确定的所述加权值进行；并且其中所述发送器还包括预编码器，该预编码器用于对所述第一信号、第二信号以及组合信号预编码，以针对来自这些信号中的其它信号的预期的串扰影响来预先补偿它们，其中，根据所确定的加权值执行包括第一信号和第二信号的每一个信号的预编码。
根据本发明第二方面，提供了一种从发送器装置向多个接收器装置发送数据的方法，其中每个接收器都经由至少相应的一个导线对连接至所述发送器，每一个接收器装置都可操作以接收被检测为横跨在所述接收器与所述发送器装置之间延伸的相应的每个导线对的本地端的电位差随时间的变化的信号，所述发送器装置可操作以在多种不同模式下，通过多个不同信道在所述发送器装置与所述多个接收器装置之间延伸的导线上发送信号，所述差分模式包括幻像和差分模式，而所述不同信道包括第一集合的幻像信道，所述方法包括以下步骤：从第一集合中选择第二集合的幻像信道，所述第二集合是所述第一集合的真子集，其包括所述第一集合的幻像信道中的一个或一些(但不是所述第一集合的所有幻像信道)，根据第一集合的幻像信道与每个接收器处接收的信号之间的串扰耦合进行所述选择，在每个接收器处的信号的接收被检测为横跨在所述相应接收器与所述发送器装置之间延伸的相应(或每个)导线对的本地端的电位差随着时间的变化，将所选择的幻像信道连接至所述发送器，以及将信号从所述发送器发送到第二集合的幻像信道中的(由此选择和连接的)幻像信道上。
应当清楚，该第二方面使得一些线路能够使其信号得到加强，使得可以在其数据连接上获得改进(例如，可以改进数据速率，可以减少错误，在一些情况下可以减少等待时间等)，此外，可以针对要优化的特定希望线路或多个线路来优化这种改进。有技术的读者应当清楚，在每个接收器处“接收”的信号(被检测为横跨在所述相应接收器与所述“发送器”之间延伸的所述(或每个)相应导线对的本地端的电位差随着时间的变化)清楚地表达了在常规差分模式下，在每个接收器处接收信号的构思。尽管本发明的第二方面并不排除有关采用哪些幻像信道的确定基于其它更复杂的考虑(除了更简单考虑各种可能幻像信道与各种差分模式信道之间的、如在所述接收器处检测的串扰耦合强度之外)，但通过至少基于后一类型耦合的分析，仅能够通过涉及单个金属双绞线的差分模式来接收信号的常规接收器也可以在本发明第一方面使用。这是重要的，因为在本发明某些优选实施方式中，这意味着用于实现本发明某些优选实施方式的所有复杂功能可以驻留于接入网络(例如，接入网络节点(ANN)或数字用户线路接入多路复用器(DSLAM)等处)，而非需要任何特定的客户处所设备(CPE)。
在某些优选简单实施方式中，使用特定的训练程序，其中信号仅被传送到针对给定一组接收器的单个幻像信道(在任一时刻)(该给定一组接收器通常基于它们在用于DSL(包括G.FAST)通信的关注频率下彼此串扰干扰的某一可能性评估来选择，即，所述发送器和所述接收器能够成功使用的频率以及所述发送器和接收器(或者所述给定一组接收器中的至少一个或一些)被准许在当地法规下使用的频率)。每个接收器然后可以测量所接收的训练信号的特性，并且以常规方式将其反馈至所述发送器，从而获取有关在其上所述传送训练信号的单个使用的幻像信道与每个常规差分模式之间的、如在每个相应接收器处检测的串扰耦合的信息。通过利用不同的单个幻像模式信道多次重复该训练程序，可以获取有关每个这种幻像模式信道与在所述给定一组接收器中的所述接收器处终止的每个直接差分模式信道之间的串扰耦合的综合信息。然后可以使用该信息来帮助恰当选择在常规DSL通信期间在所述发送器接收器的“开演时间(showtime)”操作期间使用哪些幻像模式信道。
贯穿本说明书，对通信模式进行说明。在本说明书中，术语“模式”被用于指示在发送器与接收器之间传送信号的方式的性质。具体来说，如本领域技术人员应当清楚的，有这样三种主要通信模式：差分模式、幻像模式以及公共模式。在这三种模式中，信号作为两个电压之间的(或等效于一个“活(live)”电压和一个“基准”电压之间)的(改变的)电位差(电压差)而被发送(激励)和接收(观察)。在差分模式下，信号作为两条导线之间(通常在金属双绞线之间)的电位差而被发送/观察。在幻像模式中，所述电压中的至少一个是一个导线对的平均电压(注意，这样的平均值可以在不影响横跨同一个导线对的差分模式下承载的信号的情况下改变-在这个意义上，幻像模式如果仔细选择，则可以与差分模式下承载的信号正交)；术语纯幻像模式可以被用于指定彼此比较的两个电压是平均电压，每个平均电压是至少一个导线对的平均或公共电压。通过利用两个或更多个平均电压的平均电压作为要比较的电压之一，也可以获取第二和更高阶幻像模式。最后，公共模式是指被比较的电压之一是“地球”或地基准电压(或者用于电信目的大致类似的事物)。自然地，各种混合模式也可以被用于承载信号-例如，一个基准电压可以是公共地，而另一个可以是金属双绞线中的两条导线的电压之间的平均值(以生成幻像模式和公共模式的混合模式)-然而，一般来说，本说明书中引用的差分模式被用于指纯差分模式-即，其不包括任何幻像或公共模式分量，因此包括单个导线上的电压与两条其它导线的电压之间的平均电压之间的比较的模式可以被称为不纯幻像模式，而不是混合幻像和差分模式等。
本发明的优选实施方式主要涉及纯幻像模式的智能使用，因此对幻像模式的一般引用将意味着这种纯幻像模式是它的第一或第二或更高阶等，除非另有明确指定。
贯穿本说明书还说明了直接和间接耦合以及直接和间接信道。
直接信道是其中将相同物理介质和相同传送模式用于信号发送和信号接收的信道。因此，横跨从发送器到接收器的单个金属双绞线的常规差分模式传送将构成该发送器与接收器之间的直接(差分模式)信道。
相比之下，其中发送器以差分模式在第二金属双绞线上传送信号但是接收器以差分模式从第一金属双绞线接收的信道(该信号横跨从第二对到第一对“串扰”)是间接信道的例子，就像这样的情况，即，信号通过发送器横跨第一TMP和第二TMP中的每一个中的导线的平均电压按幻像模式发送并且由仅连接至第一TMP的接收器以差分模式接收(已经“串扰/模式转换”)。下面描述的许多实施方式使用这种幻像信道，其在下文可以被称为单端(或未终止)幻像信道(因为它们仅可以在该信道的一端(即，在接入节点(AN)侧)直接激励，或者观察，所以通过这种幻像信道承载的信号仅在CPE装置处接收直至它们已经串扰/模式转换到差分模式信道上的程度)。
此外，在具有按在发送器与多个接收器之间形成多个直接和间接信道的这种方式从单个发送器(例如，接入节点(AN)或DSLAM等)发射出的多个对的情况下，双绞金属信道及其衍生信道(直接和间接以及各种不同模式)的集合可以被认为形成一个“统一的”动态共享或复合信道，多个虚拟信道可以重叠于该信道上(即，该虚拟信道重叠在底层公共共享信道上)。在该上下文中，虚拟信道可以被认为是重叠信道，通过该信道，即使单个公共底层信号被传送到底层公共信道上，数据也可以被引导至各个接收器；这可以例如通过借助于合适的多址技术来实现，如频分多址(FDMA)、码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)或简单地使用合适的加密技术等。然而，受关注的是，观察到这个“公共”共享信道由在每个接收器/发送器装置处组合在一起的几个不同的子信道组成(例如，在将发送器直接连接至相应接收器的金属双绞线上的单个直接路径信道，以及从发送器至接收器经由连接在发送器与另一接收器之间的至少一个金属双绞线的差分模式和幻像模式两者中的一个或更多个间接串扰路径(还可能涉及模式转换))。为此，动态“统一”共享信道从此被称为包括单模直接/间接耦合/子信道和混合模式间接耦合/子信道的组合的复合信道。
由本申请人于2014年9月30日提交的欧洲专利申请No.14250 116.2(BT refA32607)(其全部内容通过引用而并入本申请中)描述了一种用于利用虚拟重叠信道来有效利用这种公共统一信道的技术。本发明的一些实施方式将本发明申请的教导与较早申请的教导相结合。具体来说，本发明第二方面的技术被用于确定要使用哪些幻像模式信道，然后将这些信道与其它信道一起使用，以形成公共的统一信道(包括所选幻像模式)，通过该统一信道，利用所使用的合适多址技术来发送单个公共信号以提供重叠虚拟信道。
该复合信道(通常)由至少两种模式组成：差分模式和幻像模式。在特定情况下，可以以类似的方式利用和处理公共模式以形成附加子信道。在差分模式下，双绞线由差分电路制成，以实使能现发送器(DPU/DSLAM)与接收器调制解调器之间的直接物理连接。多个双绞线用粘合剂的共存引起互耦合，这导致从一对到其它对的瞬时和连续的能量耗散。
幻像信道可以由不同的双绞线组合构成。例如，第一TMP和第二TMP在信道方向性方面，可以一起产生具有与横跨每对形成的每个直接耦合差分模式信道相似的行为的单个独特幻像信道。然而，幻像模式如早先所述是由于对的平均电压的变化。对于两个以上的耦合对来说，这些对可以以各种正交和非正交方式按幻像模式彼此耦合，例如，可以利用共享一个公共对的2个独特(但非正交)幻像模式信道。本发明的优选实施方式仅选择和构造正交幻像信道。这可以最小化线路之间的复杂干扰影响，同时还能向旨在改进的信道提供显著改进。
本发明的实施方式基于建模(因此还可以对其求解)针对发送器的幻像选择和连接问题(其组合处理在下文可以被称为幻像构造)，作为多目标优化问题(在下文称为代表幻像构造-多目标优化问题的PC-MOP)。该优化问题的目标是获取最佳(或至少良好)的正交幻像组合集合，以最大化模式转换到所有对上的串扰。在一些优选实施方式中，采用帕累托(Pareto)法来确定包含最佳(或至少良好或接近最佳)幻像树接入策略的帕累托前沿。该优化问题也可以被偏置或加权，以使特定对(例如，最差对)受益。在DSL环境中，因为信道行为被认为是静止的(或者几乎静止)，所以帕累托前沿仅可被计算一次(或者至少相对不频繁)。一旦选择了幻像信道，就优选执行分析，以及时确定利用策略，实现某一预定目标的频率和空间，其在优选实施方式中可以包括维持活动用户之间的公平约束(或者由其构成)。这种方法是有利的，因为其赋予网络运营商如何改进某些线路性能的一定程度的灵活性(例如，改进伴随高错误或高等待时间或低数据速率等的运行相对较差的线路)。
单模串扰利用(例如，从TMP 2差分模式(在发送器处)到接收器1处的TMP 1差分模式)与利用针对差分模式间接信道的幻像模式相比不太复杂，因为单模串扰信道不需要按幻像模式信道必须的方式来构造。单模串扰信道(例如，从TMP2到TMP1)的基本问题是，一旦差分模式串扰信道被占用用于特定频谱(例如，矢量化频谱)的数据传送，与该串扰信道的直接路径相关联的用户(例如，TMP2的接收器端的用户2)就变成不活动的，意味着矢量化频谱被忽略(即使其实际上可能是需要的)。因此，如WO2013026479那样，当没有线路在使用时，可以按时分/频分多址(F/TDMA)方式执行串扰信道分配。然而，在本发明的某些优选实施方式中，串扰传送知识能够以多种不同的方式加以利用，根据情况和希望结果，除了本说明书中教导的技术之外，使用诸如从WO0213026479获知的现有技术的技术。例如，可以使用TDMA方法在某些频率下来利用串扰信道，而在其它频率下，相反可以采用码分多址(CDMA)技术。此外，采用这种不同技术的频率也可以随时间改变以适应不同的要求等。这为系统提供了极大的灵活性，并向网络运营商赋予动态调节连接特性以响应需求或外部噪声环境等的变化的能力。
另外，本发明的一些优选实施方式采用在空间上共享串扰信道以在给定频率下同时有益于多个(或所有)活动线路(彼此耦合的串扰)的方法。这可以通过为幻像信道和串扰信道两者采用公共优化框架来进行，除了允许单端幻像信道在任何频率上加以利用而没有任何限制之外，而串扰信道仅在信道的超过临界频率(在该临界频率，其变得更有效使用诸如在上面引用的EP 14250 116.2中描述的方法，据此，发送器与接收器之间的连接被处理为单个公共统一信道)的分集区域中加以利用，除了未使用/不活动信道之外(其按和幻像模式信道相同的方式无限制地加以利用)。
因此，本发明的一些实施方式为独特的不同频谱区域上的间接信道提供了完整的利用框架，即，矢量化串扰和幻像模式传送，以使能实现同时动态接入。(还要注意，在本发明的一些优选实施方式中也可以优化直接路径。)这种方法再次为网络运营商提供了极大的系统灵活性，以调节线路的运行来解决系统正在运行的需求变化或噪声环境变化等。
因此，利用上述构思的示例性优选方法是根据本发明的第一方面的方法，其中，由在连接在所述发送器装置与第三接收器装置之间的一个导线对上的直接差分模式发送形成的间接信道被用于按这样的频调发送包括第一信号和第二信号的加权和的组合信号，即，该频调未被用在所述发送器和所述第三接收器之间的发送，而被用在所述发送器与所述第一接收器和第二接收器之间的发送。
本发明的另一些方面涉及一种用于实现根据本发明第二方面的方法的发送器。具体来说，本发明第三方面提供了一种用于向多个接收器装置发送数据的发送器，其中每个接收器都经由至少相应的一个导线对连接至所述发送器，每一个接收器装置都可操作以接收被检测为横跨在所述接收器与所述发送器装置之间延伸的相应的每个导线对的本地端的电位差随时间的变化的信号，所述发送器装置可操作以多种不同模式，通过多个不同信道在收发器装置与所述多个收发器装置之间延伸的导线上发送信号，所述差分模式包括幻像和差分模式，而所述不同信道包括第一集合的幻像信道，所述收发器包括幻像信道选择器，该幻像信道选择器用于从第一集合中选择第二集合的幻像信道，所述第二集合是所述第一集合的真子集，其包括所述第一集合的幻像信道中的一个或一些(但不是所述第一集合的所有幻像信道)，所述选择根据第一集合的幻像信道与每个接收器处接收的信号之间的串扰耦合进行，在每个接收器处的信号的接收被检测为横跨在所述相应接收器与所述发送器装置之间延伸的相应导线对的本地端的电位差随着时间的变化；和连接器，该连接器用于将所选幻像信道连接至所述发送器，以使所述发送器能够将信号从所述发送器发送到第二集合的幻像信道中的(由此选择和连接的)幻像信道上。
应注意到，所述实施方式仅按照数据的下游方向(即，从接入节点/DSLAM到客户处所设备(CPE)装置))来证实(couch)，例如，通过参照发送器而不是收发器等。然而，在实践实现中，本发明第二方面的“发送器”自然还充当来自各种CPE装置的上游传送的接收器(其也因此实际上操作为收发器而不仅仅是接收器)。然而，在此描述的本发明的实施方式在上游方向上可以按完全常规的方式操作，并且在上游信号的发送或接收方面不利用幻像信道，致使对上游方面的讨论将是多余的，并且没有显著帮助读者理解本发明实施方式的操作。
本发明第四方面涉及一种幻像信道连接器，该幻像信道连接器用于将发送器装置连接至在该发送器与多个接收器装置之间延伸的多对线路上承载的所选幻像信道集合，该幻像信道连接器包括：幻像信道选择信号接收器，其用于接收指定一个或多个(选定)幻像信道的集合的幻像信道选择信号，所选择的幻像信道的集合包括所述连接器可操作以连接至所述发送器的可能幻像信道的总数的子集；一对或多对输入端子的集合，每对输入端子都可操作以接收用于通过相关联的所选幻像信道传送的传送信号；开关排布结构；以及多个幻像模式驱动耦合器，其用于以适于驱动所述导线对上的幻像模式信号的分量电压的方式，将从所述开关排布结构输出的电压信号电耦合至导线对；其中，所述开关排布结构可操作以根据所接收的幻像信道选择信号，将一个或更多个输入端子中的每一个选择性地耦合至输出端子中的任何一个(至少多个)，使得在使用时，施加至一对输入端子的传送信号能够根据所接收的幻像信道选择信号，通过所选择的幻像信道传送。
术语“幻像模式信号的分量电压”旨在指为建立电位差所需的两个电压点中的单个电压点，其随着时间的变化可以产生电压传送信号。在第一阶幻像信号的简单情况下，这种分量电压可以是单个金属双绞线内的两条导线之间的电压的平均值；然而，对于第二阶幻像信号来说，分量电压将是两个独特的双导线对内的两条导线的平均电压的平均值。因此，优选的是，所述驱动耦合器包括针对连接至导线的发送器端处的导线对的电感器或变压器的中心抽头连接。这提供了接入所连接金属双绞线的第一阶幻像信道的简单和鲁棒的方式。换句话说，所述幻像模式驱动耦合器可操作以按适于通过导线对驱动幻像模式信号的方式，将从开关排布结构输出的电压信号电耦合至多个导线对。
本发明第四方面的幻像信道连接器不仅准许为一特定CPE装置或多个装置的益处而利用选定的幻像信道或多个信道，另外还允许基于接收到的幻像信道选择信号来快速且容易地选择不同的这种幻像信道。这不仅有助于在任何特殊给定情况下选择恰当幻像信道，而且还使能出于训练目的而单独选择幻像信道，并且一旦训练完成，就可以进行使用等。
本发明第五方面涉及一种幻像信道选择装置，其可以是发送器装置的一部分(举例来说，如根据本发明第三方面的发送器装置)，或者可以以通信方式附接至其上，并且其可操作以从第一集合的可能幻像信道选择第二集合的选定幻像信道，第二集合是第一集合的真子集，所述第二集合包括在多个导线对上承载的一个或更多个幻像信道，这些导线对中的每一对在所述发送器装置与多个接收器装置中的一个之间延伸，在其中每个选定幻像信道上，所述发送器装置发送一传送信号，所述幻像信道选择装置包括：耦合数据接收器，该耦合数据接收器用于接收接收器信号接收数据和/或交叉信道耦合数据；选择接口，该选择接口用于将幻像信道选择信号或消息传送至幻像信道连接器(举例来说，如根据本发明第三方面的幻像信道连接器)；以及处理器，该处理器被设置成，根据所接收的信号接收数据和/或交叉信道耦合数据，生成幻像信道选择，用于在幻像信道选择信号或消息内传送至幻像信道连接器。
优选的是，所述处理器可操作以通过求解基于帕累托的多目标优化问题来生成幻像信道选择。
因此，在优选实施方式中，提供了一种形成发送器装置的一部分的幻像信道选择装置，所述幻像信道选择器装置可操作以选择在发送器与多个接收器装置之间延伸的多对线路上承载的多个幻像信道，在该幻像信道上传送一传送信号或多个信号，所述幻像信道选择装置包括：耦合数据接收器，该耦合数据接收器用于接收接收器信号接收数据和/或交叉信道耦合数据；选择接口，该选择接口用于将幻像信道选择信号/或消息传送至幻像信道连接器(如根据本发明第三方面的幻像信道连接器)；以及处理器，该处理器被设置成，根据所接收的信号接收数据和/或交叉信道耦合数据以及幻像信道选择信号和/或消息，生成幻像信道选择，用于在幻像信道选择信号和/或消息内传送至幻像信道连接器。
优选的是，所述幻像信道选择装置还包括多目标问题处理单元，其用于执行选择哪些幻像信道作为多目标问题的解的确定，其中，寻求解以同时有益于两个或更多个接收器。
附图说明
为了可以更好理解本发明，现在将参照附图对其实施方式进行描述，其中：
图1是示出示例宽带连接部署的示意性例示图，其示出了分配点单元(DPU)、以及具有经由相应金属双绞线(TMP)连接而连接至DPU的关联客户处所设备(CPE)调制解调器的两个客户处所；
图2是例示根据本发明第一实施方式操作的调制解调器到调制解调器连接中的主要部件的示意性框图；
图3是图2的多个幻像接入装置(MPAD)的示意性框图，其更详细地例示了该装置；
图4是类似于图3的、例示了适用于四个而不是三个导线对的另选多个幻像接入装置(MPAD)的示意性框图；以及
图5是例示针对涉及选择用于辅助两个不同导线对/接收器的最佳幻像信道的简单情况的示例帕累托前沿的图形。
具体实施方式
图1概要地示出了可以采用本发明的实施方式的示例宽带部署。如图1所示，该示例部署包括分配点单元(DPU)10，该分配点单元(DPU)10经由相应的金属双绞线(TMP)连接21、22、23连接至三个用户处所31、32、33(其在该示例中为单个房屋30内的平面)，该双绞线连接经由相应客户处所31、32内的相应网络终端点41、42连接在DPU 10内的接入节点(AN)16(例如，数字用户线路接入复用器(DSLAM))与相应客户处所设备(CPE)调制解调器51、52之间。DPU 10另外包括：光学网络终端(ONT)装置14，其经由诸如无源光纤网络(PON)的光纤连接提供从DPU 10至本地交换建筑的回程连接；和控制器12，其协调AN 16与ONT 14之间的通信，并且其可以执行一些管理功能，如与远程持久性管理代理(PMA)通信。
如本领域技术人员应当清楚的，涉及从分配点起的光纤回程连接和从分配点到“客户”处所的金属双绞线连接的所示部署完全是G.FAST标准旨在适用于此的部署类别。在这种情况下，TMP连接可能短至几百米或更短，例如可能只有几十米，因此，可以使用非常高频的信号(例如，高达几百兆赫兹)以通过短TMP进行通信，因为高频信号的衰减因线路短而不足以阻止它们携带有用的信息。然而，在这样的高频下，串扰成为显著问题。这尤其明显是将要出现如下情况：其中，串扰线路彼此横靠着行进达它们的一部分范围(如在图1所示情况下)；然而，即使在线路仅彼此靠近定位达其总范围的非常小的一部分(如刚好在离开DPU 10时)的情况下，串扰在高频(例如，超过80MHz)下仍是一个问题。G.FAST目前提出在其中存在串扰线路的所有频率上简单地使用矢量化技术，以便减轻串扰效应。
另外，在这种情况下，通过在DPU 10(具体在接入节点(AN)16)处接入幻像信道，可以利用发送到幻像信道上的信号，该信号将“串扰”到与每个终端用户接收器(端接点和CPE调制解调器组合41/51、42/52、43/53)相关联的常规差分模式信道上，并且改变所接收的信号(与其中不按这种方式利用幻像信道的常规情况相比)。因为有三个TMP连接21-23，所以存在可以按这种方式利用的3种可能(第一阶，纯)幻像信道，其利用以下各项之间的差分电压信号形成：TMP 21的平均电压和TMP 22的平均电压；TMP 21的平均电压和TMP 23的平均电压；以及TMP 22的平均电压和TMP 23的平均电压。然而，因为不可能存在这些可能(第一阶，纯)幻像信道中的、不包括至少一个公共TMP的两个的集合，所以这些中只有一个可以被同时使用，而不会同时使用非正交(因此复杂干扰的)幻像信道。因此，本实施方式包括幻像信道-多优化问题装置(PC-MOP)，其如下更详细说明的，行动以选择出使用这三个可能幻像信道中的单个幻像信道-执行该选择，如尝试实现两个(或更多个)目标的特定集合(例如，尝试获取针对这三个接收器中的两个接收器的最大益处)。
现在参照图2，示出了AN 16和CPE调制解调器51、52、53内的主要部件的示意性例示图，其允许根据为说明本方法的基本原理而选择的第一简单实施方式来利用间接幻像信道。
如图所示，根据图2所示的实施方式的AN 16包括：第一、第二以及第三数据源、数据编码器、以及串行至并行转换器(DSDESP)模块1611、1612和1613。这些基本上是DSL调制解调器内的常规功能，并且在这里将不再进一步描述，除了指出每个的输出是数据值的集合d1-dM，其中每个数据值都可以映射至一个或更多个比特的集合，并且映射至与要在其上发送数据值的相应频调相关联的调制信号星座内的一点。例如，如果确定频调t1能够携带3比特数据，则对应数据值将被设置成23＝8个不同值(例如，0与7之间的十进制数)之一，其中每一个都对应于具有8个不同星座点的关联信号星座内的一不同星座点。针对单个符号的数据值可以被视为形成数据值的矢量(针对每个数据携带频调为一个)，并且一起携带要发送到与相应终端用户调制解调器51、52、53相关联的终端用户的用户数据，连同任何系统开销数据(例如，前向纠错数据等)。
(注：值得注意的是，针对任何特定接收器的任何特定频调可以携带(每符号)的比特数的评估应当利用使用任何辅助幻像模式信道(如下所述)的益处和考虑矢量化的益处来进行。因此，应当记住，一旦完成所有的训练程序，本讨论即涉及系统的“开演时间”操作。概述上，该训练首先涉及确定使用哪个幻像信道(或者可以同时利用一个以上幻像信道的实施方式中的信道-例如，针对这样的实施方式，即将3条以上线路连接至公共AN，并且使充分靠近地串扰耦合以利用值得的幻像)并接着设置供其使用的参数。确定了如何最佳地利用幻像信道，接着，该训练通过以下步骤来继续：执行矢量化训练以确定要使用的矢量化参数，然后确定可以与来自幻像信道的和来自矢量化的辅助一起使用的比特数。)
然后，将离开每个DSDESP模块1611、1612、1613的数据值(以恰当次序)传递至相应多位电平正交幅度调制(M-QAM)调制器1621、1622、1623，其将每个输入数据值转换成相应的复数到到以及到其中每一个都表示复数星座图内的一复数点。例如，数据值(＝二进制的111)可能被M-QAM调制器1621映射至针对频调1的复数1-i，其中频调1已经被确定(通过所述调制解调器51)能够每个携带3比特数据。
这些复数到到以及到中的每一个接着被输入到矢量化预编码器模块1630(其在本实施方式中是单个公共矢量化预编码器模块1630)中，其执行大量常规矢量化操作，以便利用预定矢量化系数和关于要以一方式传送到相关矢量组内的其它线路上的信号的信息的组合来对要发送的传送进行预编码，这是本领域技术人员所公知的，以补偿来自矢量组中其它线路的预期串扰影响。该矢量化预编码器模块与常规矢量化预编码器模块的不同之处在于，其可操作以另外按这样的方式对传送进行预编码，即，有关使得它们不仅预补偿由按直接差分模式操作的相邻线路产生的预期串扰影响，而且还预补偿来自正在传送到一个或更多个幻像信道(或者不是直接差分模式信道的其它信道)上的任何信号的串扰影响。为了做到这一点(如根据下面的详细描述中将变得清楚)，矢量化预编码器模块1630必需接收关于对相应幻像信道(或者不是直接差分模式信道的其它信道)的信道估计的信息，并且还接收关于被用于组合要在幻像信道(或者不是直接差分模式信道的其它信道)上传送的信号的任何加权值的信息。因此，来自矢量化预编码器模块1630的输出是进一步修改的复数的集合到到以及到
矢量化预编码器模块1630用于接收需要执行其预编码功能的加权值和信道估计值的能力，在图2中由PC-MOP&MICOP&:MRC&:管理实体模块1690(其除了执行下面更详细描述的特定功能之外还执行一般管理功能，并且为简洁起见，在下文可以称为“管理实体”或者“PC-MOP模块”)和矢量化预编码器模块1630之间的线路进行了例示。在本实施方式中，PC-MOP模块针对矢量化预编码器模块和MICOP&MRC预编码器模块1640所需的信道估计和加权值计算恰当的值。为了做到这一点，其需要从终端用户调制解调器向其报告回的数据。用于实现这一点的处理和过程在很大程度上是常规的并且是本领域技术人员公知的，因此在这里不再更详细讨论它们，除了注意到其依赖于从接收器51、52、53到发送器16的反向路径。当然，这在实践中加以实现，因为接收器51、52、53实际上是能够通过TMP的51、52、53接收和发送信号的收发器(就像发送器16那样)-发送器16的接收器部分和接收器51、52、53的发送器部分已经从图中简单地省略，以避免将图不必要复杂化，因为这些部分全部是常规的并且与本发明不直接相关。此外，每个接收器另外包含负责执行各种处理和通信功能的管理实体。可以采用多种合适技术中的任何一种来获取在生成信道估计方面有用的数据。例如，在专门的训练过程期间，发送器16可以将已知训练信号发送到所选信道上，并且可以将通过接收器51、52、53检测这些的结果以常规方式发送回至发送器。另外，可以在包括多个符号的“帧”内的预定“位置”处(例如，在每个新帧的开始处)发送专用同步符号，穿插有携带用户数据的符号，并且还可以将尝试检测这些同步符号的结果发送回至发送器以生成信道估计值。如本领域技术人员已知的，可以同时和/或按不同时间等，在不同信道上发送不同的同步信号/符号，使得不同的信道估计(包括重要的间接信道和间接信道)可以被目标化和评估等。
如本领域技术人员应当清楚，矢量化预编码器模块1630的输出是如上所述的、经修改(或预失真)的复数到到以及到的集合。然后将这些复数传递至混合整数凸优化问题和最大比组合器(MICOP和MRC)预编码器模块1640(在下文称为MICOP和MRC预编码器模块1640)，其在本实施方式中，使用加权值以及由PC-MOP模块1690提供给它的信道估计值，以根据从矢量化预编码器模块1640接收的经修改的复数(以及来自PC-MOP模块1690的加权值和信道估计值)来计算针对要传递至IFFT 1651-1652的复数的进一步修改(或另一预失真)的值。注意，除了进一步修改所接收的复数到到以及到以生成对应的进一步修改的复数到到以及到(其(最终)要形成将以在直接差分模式下在驱动相应TMP 21、22、23中使用的信号)之外，MICOP和MRC预编码器模块1640另外生成复数到的新集合，其(最终)要形成被用于驱动经由下述MPAD模块接入的(单端)幻像模式信道的信号。下面，参照适当的方程来描述完成此操作的精确方式。一旦通过MICOP和MRC预编码器1640计算出这些值，就将它们传递至相应IFFT模块1651-1654(上标1值进入IFFT 1651、上标2值进入IFFT 1652等)，并且该处理的接下来的两个步骤是常规的且与本发明不相关。因此，在正交频分复用(OFDM)/DMT系统中，按常规方式，通过相应IFFT模块将生成值的每个集合(例如，到)形成为正交时域信号。然后，该时域信号由合适的模拟前端(AFE)模块1661至1664再次按包括任何通常的常规方式的任何合适的这种方式来处理。在通过AFE模块1650处理之后，将所得的模拟信号传递至MPAD模块1670(注意MPAD代表多个幻像接入装置)。
下面对MPAD模块进行更详细描述，但在概述上，它提供对任何TMP的中心抽头的可切换接入，使得与所连接的线路相关联的任何可能幻像信道可以由从AFE1664抵达的传入信号来驱动，并且将该信号从AFE的1661-1663直接传递至TMP 21-23，以用于按常规直接差分模式进行驱动。
在通过TMP连接21、22、23的传送期间，该信号根据信道的信道响应并且因影响到该连接的外部噪声而以常规方式加以修改。具体来说，在三个直接信道(该直接信道是从发送器16起经由TMP 21-23到调制解调器41-43的信道)与幻像信道之间存在串扰(并且最特别的是，远端串扰)。然而，预编码的效果在很大程度上预先补偿了该串扰的影响。另外，目标接收器另外受益于经由串扰从幻像信道抵达的前往它们的接收信号的增加SNR。
在通过TMP连接21、22、23传递之后，该信号由调制解调器41-43在执行通常的模拟前端处理的相应模拟前端(AFE)模块5150、5250、5350处接收。然后将这样处理的信号各自传递至相应的快速傅里叶变换(FFT)模块5140、5240、5340，该模块对所接收的信号执行通常的从时域到频域的转换。然后，在本实施方式中，离开FFT模块5140、5240、5340的信号到到以及到各自传递至相应的频域均衡器(FEQ)模块5130、5230、5330。这种频域均衡器模块的操作在本领域中是公知的，因此这里不再进一步描述。然而，应注意到，可以在这里执行任何类型的均衡，如使用简单的时域线性均衡器，判决反馈均衡器等。对于有关OFDM系统中的均衡化的更多信息，读者参考："Zero-Forcing Frequency-DomainEqualization for Generalized DMT Transceivers with Insufficient GuardInterval，"by Tanja Karp、Steffen Trautmann、Norbert J.Fliege，EURASIP Journal onApplied Signal Processing 2004:10，1446-1459。
一旦所接收的信号通过了AFE、FFT以及FEQ模块，所得信号到到以及到应当类似于复数到到以及到其原来由M-QAM调制器1621-1623输出，除了存在由信道的不完美均衡化而产生的某种程度的错误以及在AN与调制解调器41-43之间传送信号期间施加至该线路上的外部噪声的影响之外。从一个接收调制解调器到下一个，该错误通常不同。这可以在数学上表达为等。然而，倘若该错误足够小，该信号在通过M-QAM解调器模块5120-5320处理之后，应当能够可以按常规方式恢复，其中，根据其值为每个值选择对应星座点(例如，通过选择最接近由值表示的点的星座点，除非使用网格编码等)。所得数据值到到以及到应当大部分(除了由错误导致的少量不正确地检测到的值)对应于数据值到到以及到其最初在AN/发送器16内被分别输入至对应的M QAM模块1621、1622、1623。然后将这些值输入到相应的解码器(和接收的数据处理)模块5110、5210以及5230中，该模块重新组合检测到的数据并执行任何必要的前向纠错等，然后将恢复的用户数据按常规方式呈现给任何一个它寻址的服务，从而完成该数据的成功传送。
如上提到，现在跟随上面图2的概述，提供了对图2所示的并且在上面简要描述的实施方式内的非常规部件的更详细说明。因此，MPAD 1670是提供对幻像信道的不同组合的接入的组件。MPAD 1670尝试所有可能的组合而不重复，例如，对1和对2的幻像相当于对2和对1的幻像，因此不会重复。这里，MPAD(1670)选择特定的幻像，并且其允许发送器16和每个相应的接收器51、52、53彼此训练，并按任何给定的特定时隙获取幻像信道以及直接差分模式对的信道系数。在这个阶段，接收器51、52、53在PC-MOP模块的控制下根据所进行的、由发送器16发送的信号，将整个组合信道或者仅幻像信道报告给PC-MOP模块1690，使得其获知接收器向其报告了什么数据。同时，接口1680向PC-MOP模块1690(其还在PC-MOP模块的指令下通过接口1680选择)确认所选择的和当前可操作的幻像信道，使得所有信道增益及其标识能够由PC-MOP 1690确定，以用于随后传递至矢量化预编码器模块1630和MICOP&MRC预编码器模块1640，从而在执行它们的预编码功能方面使用。该操作继续，直到所有幻像信道的组合都被测试为止。一旦幻像树完成，PC-MOP 1690就决定利用最佳幻像信道以益于特定对、所有对，或者最大化用户的速率平衡。然后，该决定经由接口1680被转发到MPAD模块1670，以执行该决定并使能接入所选择的最佳幻像信道(或者在另选实施方式中，MPAD连接到3个以上TMP的信道)。
一旦最佳幻像信道“构造”并准备接入，MICOP-MRC模块1640接着就决定“转向”所构建的幻像的最佳策略。这通过选择如下更详细描述的恰当加权值来进行。可以修改该转向目标以最大化特定对或速率平衡或任何其它期望目标。
现在，对各种部件的功能进行数学解释。在某些情况下，方程只处理两个直接差分模式信号和一个幻像模式信号；然而，基于以下示例陈述，本领域技术人员应当清楚，如何将其扩展至覆盖多个不同的直接差分信号和多个幻像信号。因此，考虑到具有K个双绞线的系统，每对都用tpi表示，其中i，i∈K是该对的索引，存在第一阶正交幻像，其中d是用于构建单个幻像信道的所需的对的数量。类似规则适用于第二阶幻像等等，直到完全获取正交幻像树为止。第一阶正交幻像候选的总数可以根据计算，并且将其视为针对PC-MOP问题的可行域，由Φ表示。标准常规信道给出为：
其中，hi，j指示针对如通过第i个TMP或tp(＝双绞线)在第i个接收器处接收的、通过发送器发送到第j个TMP(或者如下紧接着描述的在扩展时的幻像信道)上直至第i个接收器的信道传递函数。
幻像信道从一对tp(即，{tpi，tpj}i≠j)获得，
表1：第一阶幻像模式候选
当d为2时，因此，扩展信道变为：
其中，HΦ是幻像信道，H是未扩展信道(不包括幻像信道)，而HT是混合模式信道。这里，PC-MOP可以公式化如下：
max HΦ， (1)
经受：
φm∈Φ (2)
为了例示帕累托的选择策略，提供了下列示例：假设5对线缆，其中，与对1、2与3相比，对5和4执行的较差。因此，可以获得幻像并转向以最大化对4和5的性能。第一阶正交幻像的最大数量为并且组合的最大数量为表1示出了伴随目标对的所有正交幻像候选和它们的模式转换串扰系数。为获取帕累托前沿，必须确定非支配解，即，帕累托前沿。为了检查集合的支配性，如果目标函数被设置成最大化，则其必须包含大于另一集合中的元素的至少一个元素。在这个特定示例中，{1,2}支配{1,3}、{1,4}、{2,5}以及{3,4}。类似地，候选{1,5}、{2,3}以及{2,4}支配{1,3}、{1,4}、{2,5}以及{3,4}。因此，{1、2}、{1,5}、{2，3}以及{2、4}是非支配解，并且已知为帕累托前沿，参见下面的示例图。
按类似方式，该目标函数可以包括更多对，以从幻像受益，而且，如果幻像模式在接收端(即，直接幻像信道)是可接入的，则可以改变幻像方向性，以优化幻像模式的直接路径。这仍然是网络运营商的选择。因为从第一原理预测幻像耦合强度是一项艰巨的任务，所以在本实施方式中，PC-MOP 1690通过以非重复模式随机地简单初始化所有可能的幻像信道来继续进行。然而，另选地，也可以对幻像建模，并且预先预测其性能，并且在另选实施方式中选择最佳组合而不进行随机训练。
一旦定义了该幻像，有利的是，尝试确定最佳策略来转向和拆分间接信道，以最大化总体绑定容量，同时保持满足用户之间的公平约束。为实现其，间接(幻像/串扰)信道利用问题被公式化为混合整数凸优化(MICOP)模型，以便PC-MOP 1690能够接着获得解。
为了简化问题，例示PC-MOP 1690的操作，考虑单个幻像在K个用户之间共享，以针对时段T传送N个频调。每频调的功率水平由pk，t，n表示，并且信道条件为γk，t，n其是功率耦合系数与噪声电平的比率频调分配因子为Pk，t，n，最后第m个幻像的最佳容量为Cφm。
经受：
方程(3)是其极限(limit)经受4a中的最大发送功率和4c中的频调共享标准的目标函数。
按其目前形式的优化问题是非线性的且没有已知的解析解。然而，已经将简单修改应用至3。
经受：
5中的修改问题是凹的，因此可作为凸问题求解。这个问题就是提供了针对幻像的最佳TDMA和FDMA接入。该解析解以拉格朗日如下进行：
为了求解7并证明其最优性，必须满足Karush Kuhn Tucker(KKT)条件。该条件为：
1.主要约束的可行性以及乘数，即，(Ω&μ)。
2.相对于6a和4c，7的梯度必须变为零。
通过相对于sk，n(即，)区分7而开始，接着重新排列以获取最佳功率公式：
其中，为了保证可行的8和4a，
共享因子可被简单地用于保证单个频调可以仅指配给单个用户，例如，指配给用户1的频调1由ρ1，1＝1表示，否则为ρk≠1，1＝0。因此约束4c被放松成：
按针与8类似的方式，我们相对于ρk，n区分7，重新排列，并替换8获取以下内容：
针对频调n最大化9的用户表示最佳用户。因此，k通过下式获取：
并由此，通过针对每一个频调n评估选择哪个k(即，哪个终端CPE接收器)，根据幻像模式信道与每一个差分模式信道k之间的、如通过接收器按差分模式接收信号所确定的测量耦合程度(重新调用(recall)按每一个频调，针对每条线路确定0或1的加权值(在这个实施方式中)。
类似于部分1，该方法可以应用于差分线路，除了k域限于每条线路本身。因此，一旦获取幻像共享和功率分配策略，总绑定容量就变为：
每线路的功率分配需要重新配置，以确保幻像增益导致(或至少不超过)容量增益。该优化问题类似于5，不包括4c。在存在幻像增益的情况下，线路的信道增益因此变为：
经受：
如果则变为:
注意：频调/副载波间隔从优化问题中排除，这是因为它是一个常数，因此当前容量的单位按进行带宽归一化(已知为带宽或频谱效率)。
针对上述实施方式的另选公式化允许在相同频谱上利用间接(幻像/串扰)信道，并且同时针对所有或多个现有线路用户，按任一个或更多个频调n经受针对整个频谱的功率约束。为了例示这如何实现，将该问题分解；首先，确定每频调/载波的功率分配，然后优化活动用户之间的频调功率分布。为了使这能够实现，该问题变为：
经受：
应用拉格朗日：
采用然后重新排列，以获取：
方程(21)代入(19a)以计算乘数λ，然后再代入(21)以计算最佳空间频率功率水平。
现在，优化了K个用户之间的分配pn。
经受：
应用拉格朗日：
类似于先前步骤，获取最优功率方程：
示例-01：假设两个用户共享一个pn。该优化问题可以简化成：
max[(1+p1，nγ1，n)(1+p2，nγ2，n)] (26)
经受：
p1，n+p2，n＝pn， (27)
(26)中的问题很容易解决，两个方程和两个未知数。可以根据问题(22)和(26)证明最优功率分配为：
最终，p2，n等于pn-p1，n。
示例-02：在针对给定MPAD(1670)设定的信号预编码和实信号注入方面，考虑以下：
·该数据[di d2]首先按给定副载波(n)加以调制(例如，利用M-QAM)，以生成原始数据符号：
·预编码数据符号(利用MICOP-MRC)计算如下：
其中，ρ1+ρ2＝1。应注意到，其中，和因此，和参见示例-01。为清楚起见，将索引n从矩阵中丢弃。
·非矢量化的接收信号：
·为了去除组合后的不需要的耦合，必须利用MRC系数来计算新的信道系数，因为1630看到的信道系数包括该信道的MICOP-MRC部分：
·1630中的矢量化预编码器变为：
应注意到，上面右侧矩阵表示归一化，以防止在尝试通过物理信道传送信号分量之前信道逆矩阵(其是左侧矩阵)过度放大信号分量。然后通过每个接收器执行对应的去归一化。应当注意，本发明的实施方式不限于采用的任何特定类型的矢量化或归一化方法，而是可以与任何恰当形式的矢量化和/或归一化一起使用。然而，在本实施方式中，完整系统因此变为：
最终，传送的X在FEQ通过下式来估计：
在16中的信号跟踪
1.在数据源(1611)之后：
2.在M-QAM(1621)之后：
3.在矢量化单元(1630)之后：
扩展成：
并由此，
最终：
4.在MICOP-MRC(1640)之后，
或者等效地：
5.最后，所传送的信号Y被建模为：
其中，n是背景噪声。
6.在接收器端，针对给定线路(例如，k)，FEQ的配置为(|hk，k|+ρk|hk，3|)-1。
对以上方程的广义化以覆盖多个公共间接信道的情况
本领域技术人员应当清楚的，可以以直接方式修改上述方程，以覆盖更复杂的情况，包括利用(通常)对应数量的直接差分模式信道的任意大量的用户数据流d1，d2，...，dK，以通过其发送对应的QAM星座点流x1，x2，...，xK，任意大量的公共间接信道Ψ1，Ψ2，...，ΨIDC，其中，总共有多个IDC间接信道(例如，由M个幻像信道和IDC-M串扰信道组成)。在这种情况下，在生成和使用扩展信道模型3/4方面，串扰信道可以以与幻像信道完全相同的方式加以处理，如上具体参照幻像信道所讨论的。此外，在这种情况下，关于每一个频调n，可以为间接信道和用户数据流的每个组合指定一加权值，总共产生了Kx IDC xN加权值(尽管大量的这些值可能设置成0)。
方法摘要：
本领域技术人员根据上面的描述应当清楚，该系统的操作方法(包括确定针对加权值的值)沿着以下行继续进行：
1.标识针对系统所考虑的所有可能间接信道。
2.初始化针对所有可能传递函数和加权值的变量/数组。
3.针对每个频调，通过以下子步骤迭代：
3.1.标识可能的间接信道(在简单实施方式中，排除所考虑的频调低于与最高频调相关联的阈值的所有串扰差分模式信道，对于该最高频调来说，相应接收器装置(与直接差分模式信道相关联)可操作以按其接收数据，并且将与所排除间接信道相关联的所有加权值设置成0)。
3.2.针对每个可能间接信道，评估串扰耦合强度，并且排除进一步考虑串扰耦合低于预定阈值的所有信道，并为所有这样排除的间接信道将加权值设置成零。
3.3.如果在这一点上可能有更多的可能幻像信道可以同时(并且正交地)通过该系统传送，则运行幻像选择算法，以基于串扰耦合的估计来选择这些可能幻像的子集，并确保所选择的幻像彼此正交。
3.4.对于要被该系统使用的所有其余间接信道来说，运行加权值确定算法以生成针对与每个其余间接信道相关联的加权值的值，该算法利用对间接信道与每个使用的直接信道之间的串扰耦合的估计(如由相关联的相应接收器检测到)。
3.5.基于确定的加权值和对各种信道传递函数值的估计(包括所有相关串扰耦合信道传递函数值)来确定预编码系数。应注意到，在该步骤中计算的预编码系数包括用于对要传送到直接差分模式信道以及间接信道上的信号进行预编码的预编码系数。
4.操作系统利用在步骤3.5 5计算的系数。监测信道传递函数估计，并对于估计变化达大于预定量的任何频调重复步骤3。
应注意到，可以在确定加权值时修改步骤3.4，以使还考虑针对来自不同接收器/线路的带宽的需求水平，并且可以在步骤4和5之间包括附加步骤，其监测(估计)需求水平，并基于对该需求水平的评估，根据需要重复步骤3。
还应注意，步骤1仅取决于对系统的架构和能力的获知。例如，在其中从未利用公共模式并且仅能够利用第一阶幻像模式的系统中，如果该系统具有三个双绞线，则有3种不同的可能(非正交)幻像模式信道和3种不同的可能间接串扰差分模式信道(每个双绞线有一个)。
可以调整为了触发重新确定加权值和由此相关联的预编码系数所需的变化量，以确保系统中的变化得以完全合理跟踪，而不会对系统造成过度的负担，这要求系统所必须执行的大量计算按非常有规律的间隔来执行(其对于不太强大的处理器来说是繁重的)。

Claims (14)

1.一种从发送器装置向第一接收器装置和第二接收器装置发送数据的方法，所述接收器装置分别经由第一导线对和第二导线对连接至所述发送器装置，每一个接收器装置能操作以接收被检测为横跨在所述接收器与所述发送器装置之间延伸的每个相应的导线对的本地端的电位差随时间的变化的信号，所述发送器装置能操作以将信号发送到在所述发送器装置与所述接收器装置之间延伸的导线上，以便经由直接差分模式向每个相应接收器发送信号，并且另外能操作以经由单个公共间接信道向两个接收器发送信号，所述方法包括以下步骤：测量所述公共间接信道与所述接收器装置中的每一个之间的耦合程度，根据所测量的耦合程度确定多个加权值，通过第一对经由所述直接差分模式发送第一信号，通过第二对经由所述直接差分模式发送第二信号，并将组合信号发送到所述间接信道上，所述组合信号包括所述第一信号和所述第二信号的加权和，所述加权根据所确定的加权值来进行，并且其中，所述信号中的每一个在被发送之前被预编码，以便预先补偿来自其它信号的预期的串扰影响，并且其中，根据所确定的加权值执行包括所述第一信号和所述第二信号的每个信号的预编码。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加权值另外根据针对要被发送到相应接收器的数据的瞬时需求水平来确定。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述发送器装置和所述接收器装置根据物理层重传方案操作，由此接收器请求重传因接收信号中的或者在接收时所检测的或恢复的数据中的错误而被不能恢复地损坏的接收数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在确定所述加权值时所使用的需求反映了针对因接收数据中的错误而造成的数据的物理层重传的需求。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：监测与系统操作相关联的一个或更多个度量，并且如果作为所述监测的结果，监测的一个或更多个度量被观察到自最后确定或重新确定所述加权值起已经改变了预定阈值量以上，则执行所述加权值和关联的预编码系数中的至少一些的重新确定。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所监测的度量包括信道传递函数估计和针对要被发送的数据的需求水平中的一个或更多个。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，使用所述加权值以影响所述第一信号和所述第二信号的方式、以及生成用于通过所述公共间接信道发送的所述组合信号的方式按针对特定频调向全部所述加权值指配零这样的方式来执行，针对任何这种频调所述方法回归至矢量化技术，其中，所述第一信号和所述第二信号仅被发送到它们的相应直接差分模式信道上，并且这些信号被预编码，以预先补偿被发送到与相应的其它导线对相关联的其它直接差分模式信道上的信号的预期串扰影响。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述公共间接信道是形成第二集合的幻像模式信道中的至少一部分的单端幻像模式信道，所述第二集合的幻像模式信道按所述第二集合是第一集合的真子集这样的方式选自更大的第一集合的可能幻像模式信道。
9.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中，从通过连接在所述发送器装置与第三接收器装置之间的导线对的直接差分模式的传送所形成的间接信道被用于按如下这样的频调发送包括所述第一信号和所述第二信号的加权和的组合信号：该频调未被用于所述发送器和所述第三接收器之间的传送，而被用于所述发送器与所述第一接收器和所述第二接收器之间的传送。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述第一信号根据以下项生成：要被发送到所述第一接收器的用户数据；第一直接差分模式信道的信道估计；经由第二直接差分模式信道的、所述发送器与所述第一接收器之间的间接信道的信道估计；单端幻像信道与所述第一直接差分模式信道之间的、如由所述第一接收器检测到的模式转换耦合程度的信道估计；以及所述加权值中的至少一些。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述加权值中的至少一些采用零到一之间的中间值。
12.一种发送器装置，该发送器装置用于从该发送器装置向第一接收器装置和第二接收器装置发送数据，所述接收器装置在使用中分别经由第一导线对和第二导线对连接至所述发送器装置，每一个接收器装置能操作以接收被检测为横跨在相应接收器装置与所述发送器装置之间延伸的每个相应导线对的本地端的电位差随时间的变化的信号，所述发送器装置能操作以将信号发送到在所述发送器装置与所述接收器装置之间延伸的导线上，以便通过直接差分模式经由其相应的导线对将信号发送到每个相应的接收器，并且另外能操作以经由单个公共间接信道将信号发送到两个接收器，所述发送器包括：信道估计器，该信道估计器用于基于由所述发送器装置从所述接收器装置接收的读数来估计所述公共间接信道与所述接收器装置中的每一个之间的耦合程度；和处理器，该处理器用于根据所估计的耦合程度来确定多个加权值；所述发送器能操作以通过第一对经由所述直接差分模式发送第一信号，通过第二对经由所述直接差分模式发送第二信号，并将组合信号发送到所述间接信道上，其中，所述组合信号包括所述第一信号和所述第二信号的加权和，所述加权根据所确定的加权值来进行；并且其中所述发送器还包括预编码器，该预编码器用于对所述第一信号、所述第二信号和所述组合信号预编码，以针对来自这些信号中的其它信号的预期串扰影响来预先补偿它们，其中，根据所确定的加权值执行包括所述第一信号和所述第二信号的每个信号的预编码。
13.一种处理器能实现的指令，所述处理器能实现的指令使处理器在所述指令的执行期间执行根据权利要求1至11中的任一项所述的方法。
14.一种载体介质，所述载体介质承载根据权利要求13所述的处理器能实现的指令。
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